CN109576580B - 柴油机可变截面增压器喷嘴组件用耐热钢及冶炼方法 - Google Patents

柴油机可变截面增压器喷嘴组件用耐热钢及冶炼方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于机车机械制造技术领域，公开了柴油机可变截面增压器喷嘴组件用耐热钢，以质量百分比计包括：碳为0.1‑1％，硅为0.5‑3％，锰0.01‑2％，磷0.001‑0.03％，硫0.01‑0.3％，镍为10‑21％，铬为15‑30％，钼为0.5‑2.5％，稀土为0.01‑2％，余量为铁。采用该耐热钢制成的铸件组织致密，耐热温度高，耐氧化，耐腐蚀，满足柴油机增压器喷嘴耐高温高压的需求；且对冶炼设备要求不高，冶炼工艺简单。

Description

柴油机可变截面增压器喷嘴组件用耐热钢及冶炼方法
技术领域
本发明涉及机车机械制造技术领域，具体涉及柴油机可变截面增压器喷嘴组件用耐热钢及其冶炼方法。
背景技术
涡轮增压技术已经在柴油机行业充分使用，随着环保要求不断提高，发动机废气排温越来越高，对其耐高温、耐腐蚀方面的性能要求也越来越高，原来普通的耐热材已经无法满足工况要求，可变截面增压器喷嘴用组件是工作温度、工况条件最恶劣的部分，需要耐热温度更高的材料来满足需求。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供柴油机可变截面增压器喷嘴组件用耐热钢，以满足恶劣工况下的使用需求。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：柴油机可变截面增压器喷嘴组件用耐热钢，以质量百分比计包括：
碳为0.1-1％，硅为0.5-3％，锰0.01-2％，磷0.001-0.03％，硫0.01-0.3％，镍为10-21％，铬为15-30％，钼为0.5-2.5％，稀土为0.01-2％，余量为铁。
进一步地，柴油机可变截面增压器喷嘴组件用耐热钢以质量百分比计包括：碳为0.4-0.8％，硅为0.55-0.9％，锰0.03-0.28％，磷0.004-0.02％，硫0.05-0.19％，镍为16-20％，铬为26-30％，钼为0.6-0.9％，稀土为0.55-1.96％，余量为铁。
进一步地，所述稀土为镧系稀土。
进一步地，所述镧系稀土为铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥中的一种或几种的组合物。
本发明还提供了柴油机可变截面增压器喷嘴组件用耐热钢的冶炼方法，包括如下步骤：
将冶炼原料电解镍、微碳铬铁、纯铁、硅铁、钼铁、锰锭投入冶炼电炉，在氩气保护的环境中进行冶炼；
将增碳剂分批加入、稀土分批加入，最后加覆盖剂覆盖，升温到1680-1720℃进行精炼处理；
当精炼至化学成分达到目标值后，进行脱氧处理。
进一步地，具体包括如下步骤：
将冶炼原料电解镍、微碳铬铁、纯铁、硅铁、钼铁、锰锭投入冶炼电炉，调节冶炼电炉的功率至不超过目标功率的80％，并通入氩气；
冶炼原料开始熔化时，加入增碳剂与稀土的一部分；当冶炼原料熔化完毕后，加入剩余的增碳剂与稀土，并加覆盖剂覆盖；
调节冶炼电炉的功率至目标功率使温度升到1680-1720℃进行精炼处理；
当化学成分达到目标值后，进行打渣处理，并用硅钡钙进行脱氧处理。
进一步地，在搅拌条件下，冶炼原料按如下顺序依次加入：微碳铬铁、电解镍、纯铁、钼铁、锰锭、硅铁；
在搅拌过程中，保持冶炼原料在覆盖剂的覆盖下。
进一步地，精炼处理过程中取样对化学成分作光谱分析，直至化学成分达到目标值。
进一步地，所述增碳剂采用石墨化增碳剂，所述覆盖剂采用发热覆盖剂。
进一步地，所述硅钡钙用量为投入冶炼电炉的冶炼原料总质量的0.1-0.4％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
调整镍、铬、钼、硅以及稀土的比例以增强耐热钢的耐热性能，采用该耐热钢制成的铸件组织致密，耐热温度高，耐氧化，耐腐蚀，满足柴油机增压器喷嘴耐高温高压的需求；对冶炼设备要求不高，冶炼工艺简单。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
参见表1所示，本发明实施例提供了柴油机可变截面增压器喷嘴组件用耐热钢，以质量百分比计包括：碳为0.1-1％，硅为0.5-3％，锰0.01-2％，磷0.001-0.03％，硫0.01-0.3％，镍为10-21％，铬为15-30％，钼为0.5-2.5％，稀土为0.01-2％，余量为铁。
进一步地，柴油机可变截面增压器喷嘴组件用耐热钢以质量百分比计包括：碳为0.4-0.8％，硅为0.55-0.9％，锰0.03-0.28％，磷0.004-0.02％，硫0.05-0.19％，镍为16-20％，铬为26-30％，钼为0.6-0.9％，稀土为0.55-1.96％，余量为铁。
进一步地，稀土为镧系稀土。
进一步地，镧系稀土为铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥中的一种或几种的组合物。
本发明实施例还提供了柴油机可变截面增压器喷嘴组件用耐热钢的冶炼方法，包括如下步骤：
将冶炼原料电解镍、微碳铬铁、纯铁、硅铁、钼铁、锰锭投入冶炼电炉，在氩气保护的环境中进行冶炼；
将300-800g增碳剂分批加入、稀土分批加入，以降低熔炼过程中碳元素的损耗，最后加覆盖剂覆盖，升温到1680-1720℃进行精炼处理；
当精炼至化学成分达到目标值后，进行脱氧处理。
进一步地，具体包括如下步骤：
将冶炼原料电解镍、微碳铬铁、纯铁、硅铁、钼铁、锰锭投入冶炼电炉，调节冶炼电炉的功率至不超过目标功率的80％，并通入氩气(方式为氩气底吹+炉口侧吹氩)；
冶炼原料开始熔化时，加入增碳剂与稀土的一部分；当冶炼原料熔化完毕后，加入剩余的增碳剂与稀土，并加覆盖剂覆盖；
调节冶炼电炉的功率至目标功率使温度升到1680-1720℃进行精炼处理；
当化学成分达到目标值后，进行打渣处理，并用硅钡钙进行脱氧处理。
进一步地，在搅拌条件下，冶炼原料按如下顺序依次加入：微碳铬铁、电解镍、纯铁、钼铁、锰锭、硅铁；通过搅拌使钢水均匀性好，在搅拌过程中，保持冶炼原料在覆盖剂的覆盖下。
进一步地，精炼处理过程中取样采用采用直读光谱仪对化学成分作光谱分析，直至化学成分达到目标值；化学成分达到目标值后进行脱氧处理，然后调节冶炼电炉功率使钢水温度调整到1600-1650度，通过离心方式浇注成铸件。
进一步地，硅钡钙用量为投入冶炼电炉的冶炼原料总质量的0.1-0.4％。
优选的，增碳剂采用石墨化增碳剂，杂质含量低、碳含量高，使铁液中的含碳量容易达到冶炼预期的理论值；覆盖剂采用发热覆盖剂，以延长冒口内金属液的凝固时间，能够降低次品率。
按照下述目标值准备五批原料：碳为0.1-1％，硅为0.5-3％，锰0.01-2％，磷0.001-0.03％，硫0.01-0.3％，镍为10-21％，铬为15-30％，钼为0.5-2.5％，稀土为0.01-2％，余量为铁。采用前述冶炼方法获得柴油机可变截面增压器喷嘴组件用耐热钢，即表1中实施例一至实施例五中的耐热钢，分别抽样采用化学分析法进行检测，测得耐热钢组分以质量百分比计如下。
Figure GDA0001969050880000051
表1柴油机可变截面增压器喷嘴组件用耐热钢抽样的组分化学分析结果
将上述实施例一至实施例五中的耐热钢抽样进行850℃老化试验，试验压力调节至与柴油机增压器的工作压力值相同，试验时间100H，然后采用金相显微镜检测横断面，以检测耐热钢氧化膜厚度，结果见表2，检测结果显示氧化膜厚度测量平均值都小于50μm。可见该方法制得的耐热钢具有良好的耐高温、耐氧化性。
Figure GDA0001969050880000061
表2柴油机可变截面增压器喷嘴组件用耐热钢氧化膜厚度检测结果
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种柴油机可变截面增压器喷嘴组件用耐热钢的冶炼方法，包括如下步骤：
将冶炼原料电解镍、微碳铬铁、纯铁、硅铁、钼铁、锰锭投入冶炼电炉，调节冶炼电炉的功率至不超过目标功率的80%，并通入氩气；
冶炼原料开始熔化时，加入增碳剂与稀土的一部分；当冶炼原料熔化完毕后，加入剩余的增碳剂与稀土，并加覆盖剂覆盖；
调节冶炼电炉的功率至目标功率使温度升到1680-1720℃进行精炼处理；
当化学成分达到目标值后，进行打渣处理，并用硅钡钙进行脱氧处理；
其中，所述耐热钢的化学成分以质量百分比计包括：碳为0.4-0.8%，硅为0.55-0.9%，锰0.03-0.28%，磷0.004-0.02%，硫0.05-0.19%，镍为16-20%，铬为26-30%，钼为0.6-0.9%，稀土为0.55-1.96%，余量为铁。
2.如权利要求1所述的柴油机可变截面增压器喷嘴组件用耐热钢的冶炼方法，其特征在于，
在搅拌条件下，冶炼原料按如下顺序依次加入：微碳铬铁、电解镍、纯铁、钼铁、锰锭、硅铁。
3.如权利要求1所述的柴油机可变截面增压器喷嘴组件用耐热钢的冶炼方法，其特征在于，精炼处理过程中取样对化学成分作光谱分析，直至化学成分达到目标值。
4.如权利要求1所述的柴油机可变截面增压器喷嘴组件用耐热钢的冶炼方法，其特征在于，所述增碳剂采用石墨化增碳剂，所述覆盖剂采用发热覆盖剂。
5.如权利要求1所述的柴油机可变截面增压器喷嘴组件用耐热钢的冶炼方法，其特征在于，所述硅钡钙用量为投入冶炼电炉的冶炼原料总质量的0.1-0.4%。
6.如权利要求1所述的柴油机可变截面增压器喷嘴组件用耐热钢的冶炼方法，其特征在于，所述稀土为镧系稀土。
7.如权利要求6所述的柴油机可变截面增压器喷嘴组件用耐热钢的冶炼方法，其特征在于，所述镧系稀土为铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥中的一种或几种的组合物。
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